1、1课时提升作业 十七 核聚变 粒子和宇宙(20 分钟 50 分)一、选择题(本题共 4 小题,每小题 7 分,共 28 分)1.重核的裂变和轻核的聚变是人类利用核能的两种主要方法,下面关于它们的说法中正确的是( )A.裂变和聚变过程都有质量亏损B.裂变过程有质量亏损,聚变过程质量有所增加C.裂变过程质量有所增加,聚变过程有质量亏损D.裂变和聚变过程质量都有所增加【解析】选 A。重核裂变和轻核聚变都会放出能量;根据质能互换可知,它们都有质量亏损,故 A 正确,B、C、D 错误。2.我国自行研制了可控热核反应实验装置“超导托卡马克”(英名称:EAST,俗称“人造太阳”)。设可控热核实验反应前氘核
2、H)的质量为 m1,氚核 H)的质量为 m2,反应后氦核 He)(21 (31 (42的质量为 m3,中子 n)的质量为 m4,光速为 c,正确说法正确的是( )(10A.这种装置中发生的核反应方程式是 H H He n+31 42 +10B.由核反应过程质量守恒可知 m1+m2=m3+m4C.核反应放出的能量等于(m 1-m2-m3-m4)c2D.这种装置与我国大亚湾核电站所使用装置的核反应原理相同【解析】选 A。核反应方程为 H H He n,选项 A 正确;反应过程中向外释放能量,故 21+31 +10质量有亏损,且释放的能量 E=mc 2=(m1+m2-m3-m4)c2,选项 B、C
3、错误;可控热核反应为核聚变,大亚湾核电站所用核装置反应原理为核裂变,选项 D 错误。【补偿训练】据新华社报道,我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置(又称“人造太阳”)已完成了首次工程调试。下列关于“人造太阳”的说法正确的是( )A.“人造太阳”的核反应方程是 H H He n 21+31 +10B.“人造太阳”的核反应方程是 U n Ba Kr+ n 23592+10 +92363102C.“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是 E=mc 2D.“人造太阳”核能大小的计算公式是 E= mc2【解析】选 A、C。 “人造太阳”内进行的是核聚变反应,应符合质量数守恒,故 A 正确,B
4、 错误。核反应放出的能量应由爱因斯坦质能方程计算,C 正确,D 错误。3.(2018盘锦高二检测)中子 n、质子 p、氘核 D 的质量分别为 mn、m p、m D。现用光子能量为 E 的 射线照射静止氘核使之分解,反应方程为 +Dp+n。若分解后的中子、质子的动能可视为相等,则中子的动能是( )A. (mD-mp-mn)c2-EB. (mp+mn-mD)c2+EC. (mD-mp-mn)c2+ED. (mp+mn-mD)c2-E【解析】选 C。氘核分解成中子、质子时,质量增加 m=m p+mn-mD,所以 2Ek=E-(mp+mn-mD)c2,中子动能为 Ek= (mD-mp-mn)c2+E。
5、故正确答案为 C。12【补偿训练】(2018长春高二检测)氘核 H)和氚核 H)的核反应方程如下 H H He n。设(21 (31 :21+31 +10氘核质量为 m1,氚核质量为 m2,氦核质量为 m3,中子质量为 m4,则反应过程中释放的能量为( )A.(m1+m2+m3)c2 B.(m1+m2-m4)c2C.(m1+m2-m3-m4)c2 D.(m3+m4-m1-m2)c2【解析】选 C。此反应的质量亏损为 m=m 1+m2-m3-m4,释放能量 E=mc 2=(m1+m2-m3-m4)c2。4.(2018大同高二检测)关于粒子的分类,目前人们认为粒子世界是由下列哪三类粒子构成的( )
6、A.媒介子、夸克、强子 B.夸克、轻子、强子3C.媒介子、轻子、强子 D.质子、中子、电子【解析】选 C。按照粒子与各种相互作用的不同关系,把粒子分为三大类,即强子、轻子和媒介子,C 正确。【补偿训练】关于粒子,下列说法中不正确的是( )A.质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子B.质子、中子本身也有复杂的结构C.质子是带电的强子D.夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单位【解析】选 A。质子和中子是由不同夸克组成的,它们不是最基本的粒子,故选项 A 错误,选项 B 正确;不同的夸克组成强子,有的强子带电,有的强子不带电,质子是最早发现的带正电的强子,故选项 C 正确;夸克模型是研究强子
7、的理论,不同夸克带的电荷不同,分别为元电荷的+ e 或-e,这说明电子电荷不再是电荷的最小单位,故选项 D 正确。二、非选择题(本题共 2 小题,共 22 分。需写出规范的解题步骤)5.(10 分)恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应,当温度达到 108K 时,可以发生“氦燃烧” 。(1)完成“氦燃烧”的核反应方程 He+_ Be+。:42 84(2 Be 是一种不稳定的粒子,其半衰期为 2.610-16s。一定质量的 Be,经 7.810-16s 后)84所剩 Be 占开始时的_。【解析】(1)根据核反应方程和电荷数、质量数守恒可知 He He Be+。,42 +42(2 Be
8、的半衰期为 2.610-16s,经过 7.810-16s 后,也就是经过 3 个半衰期后剩余的质量)84为 m= m= m,所剩 Be 占开始时的 。 84答案:(1 He (2) 或 12.5%)4246.(12 分)我国自行设计并研制的“人造太阳”托卡马克实验装置运行获得重大进展,这标志着我国已经迈入可控热核反应领域先进国家行列。该反应所进行的聚变过程是 HH He n,反应原料氘 H)富存于海水中,而氚 H)是放射性元素,自然界中+31 42 +10 (21 (31不存在,但可以通过中子轰击锂核 Li)的人工核转变得到。(63(1)请把下列用中子轰击锂核 Li)产生一个氚核 H)和一个新
9、核的人工核转变方程填写完(63整:_ n _ H。+10 +31(2)在(1)中,每产生 1 g 氚的同时有多少个 Li 核实现了核转变?(阿伏加德罗常数 NA取6.01023mol-1)(3)一个氘核和一个氚核发生核聚变时,平均每个核子释放的能量为 5.610-13J,求该核聚变过程中的质量亏损。【解析】(1)核反应方程为 Li n He H。:63 +10 +31(2)因为 1 g 氚为 mol,根据核反应方程,实现核转变的 Li 也为 mol,所以有 2.01023个 63Li 实现了核转变。 63(3)根据爱因斯坦质能方程 E=mc 2,核聚变反应中有 5 个核子参加了反应,5 个核子释放总能量E=55.610 -13J=2.810-12J,所以质量亏损为 m= = kg=3.110-29kg。答案:(1 Li He (2)2.010 23个)63(3)3.110-29kg
